Hydraulic analysis of a compound weir (triangular-rectangular) simulated with computational fluid dynamics (CFD)

Para hacer una entrega eficiente de agua a usuarios de riego es necesario contar con dispositivos precisos para medir gastos. Entre estos dispositivos estan los vertedores triangulares y rectangulares para rangos de flujo entre 30 y 200 l s-1. Sin embargo, la variacion de gastos en un ano agricola puede ser un factor de error en la entrega volumetrica, y una posible alternativa de solucion es el uso de un vertedor compuesto. El objetivo de este trabajo fue analizar el comportamiento hidraulico de un vertedor triangular-rectangular en funcion de sus parametros geometricos y de flujo, asi como obtener una expresion de su coeficiente global de descarga. ANSYS Fluent fue usado para simular los caudales del fluido, con el fin de discretizar la dinamica del flujo bajo condiciones especificas. La evaluacion del modelo con ANSYS Fluent, y su analisis, fue efectuada con base en datos experimentales y la solucion analitica correspondiente. Las simulaciones con la dinamica de fluidos computacional (CFD) mostraron concordancia estadistica con los datos de laboratorio, encontrandose un error maximo de 0.74 %. Se obtuvo una expresion del coeficiente global de descarga y se logro estimar analiticamente el gasto con un error maximo de 7.8 % con respecto a datos experimentales. Gracias a la simulacion con CFD fue posible caracterizar la lamina de descarga y analizar los efectos de la presion y la velocidad sobre el coeficiente de descarga. Los resultados permiten concluir que un vertedor triangular-rectangular satisface ampliamente la precision requerida en la entrega de agua a usuarios de riego.